[发明专利]一种用于监测农业病虫害的预警系统

权利要求书

1.一种用于监测农业病虫害的预警系统，其特征是，包括图像传感器模块、环境传感器模块、图像处理模块、检测模块、预警模块，所述图像传感器模块用于采集农业病虫害图像；所述图像处理模块用于对采集的农业病虫害图像进行特征提取，并将提取到的农业病虫害图像特征传递给检测模块；所述环境传感器模块用于检测农作物的环境参数并将环境参数传递给检测模块；所述检测模块用于检测农业病虫害图像特征以及环境参数与病虫害灾情风险之间的关联程度并得到检测结果；所述预警模块用于根据检测模块的检测结果，准确及时地发出病虫害灾情预警；

所述环境传感器模块与检测模块相连；

所述图像处理模块包括预处理单元、压缩单元、重构单元和特征提取单元；预处理单元用于对采集到的农业病虫害图像进行前期处理，得到一系列的稀疏子图像块；所述压缩单元用于对预处理单元得到的稀疏子图像块进行采样压缩；所述重构单元用于对经压缩单元处理后的农业病虫害图像进行重构，得到重构后的农业病虫害图像；所述特征提取单元用于从重构后的农业病虫害图像中提取农业病虫害图像特征；

所述预处理单元用于对采集到的农业病虫害图像进行预处理，去除农业病虫害图像中的随机噪声，得到去噪后的农业病虫害图像，并将去噪后的农业病虫害图像分成等大小的图像块，并采用非下采样contourlet变换对图像块进行稀疏变换，得到一系列的稀疏子图像块，具体为：

1)先采用离散余弦变换(DCT)对采集到的，大小为N×N的农业病虫害图像进行去噪处理，去除农业病虫害图像中的随机噪声，得到第一次去噪后的农业病虫害图像Y₁；

2)以图像Y₁中的像素点g_a为中心，选取一个大小为D×D的矩形区域作为一搜索区域，利用选择函数对搜寻区域内像素点g_b进行预选择，当F(M_a，M_b)不小于选定的阈值λ(g_a)，则该像素点为像素点g_a的相似像素点，遍历搜索区域所有像素点，获取像素点g_a的相似集合Ω_a，其选择函数为：

其中，M_a为以像素点g_a为中心，大小为L×L的图像块；M_b为以像素点g_b为中心，大小为L×L的图像块；和分别为像素块M_a和像素块M_b的灰度值的均值，η_a和η_b分别为像素块M_a和像素块M_b的灰度值的标准差，v、w和γ是权重参数，Q₁、Q₂和Q₃是为避免分母为0设置的常数，和分别为像素块M_a和像素块M_b的频域系数的灰度值的标准差，为像素块M_a和像素块M_b的频域系数的协方差；

3)遍历相似集合Ω_a内所有相似点g_a，利用权重公式计算相似点的权值大小，并对搜索区域内所有像素点进行加权平均，得到待估计像素点g_a的去噪估计值，其自定义的权重公式为：

像素点g_a的去噪估计值的计算公式为：

其中，K(M_a，M_b)为权重因子，为像素块M_a和像素块M_b的高斯加权欧式距离；α为农业病虫害图像的高斯核的标准差，h为滤波系数，控制权值函数的衰减速度，决定滤波的程度；Ω为以像素点g_a为中心的搜索区域，K(g_a，g_b)为权值，由以g_a和g_b为中心，大小为L×L的图像块M_a和M_b之间的相似度决定，且0≤K(g_a，g_b)≤1；χ(g_a)为像素点g_a的去噪估计值，χ(g_b)为搜索区域像素点g_b的去噪估计值；

4)遍历图像Y₁中的所有像素点，得出图像Y₁中所有像素点的去噪估计值，用计算得到的去噪估计值代替图像Y₁中对应像素点的灰度值，从而得到二次去噪后的农业病虫害图像Y₂；

5)将农业病虫害图像Y₂等分成大小为B×B(Block_Size)的子图像块，设表示第j个子图像块的列向量形式，

6)采用非下采样contourlet变换对子图像块进行稀疏处理，得到一系列的稀疏子图像块